含油廢水處理技術(shù)淺談
行業(yè)動(dòng)態(tài)
含油廢水是一種常見的、能給人類社會(huì)帶來較嚴(yán)重的危害的環(huán)境污染。含油廢水在水中會(huì)在水面形成一層薄膜，阻止空氣中的氧溶解于水中，使水中的溶解氧減少，致使水體中浮游生物等因缺氧而死亡，防礙水生植物的光合作用，從而影響水體的自凈作用。對(duì)于魚、蝦、貝類長(zhǎng)期在含油污水中生活將導(dǎo)致其肉內(nèi)含有油味，而變味不宜食用，嚴(yán)重時(shí)由于油膜蒙在魚鰓上而影響呼吸作用，導(dǎo)致窒息而死亡，且在水體表面的聚結(jié)油還有可能燃燒而產(chǎn)生安全問題。在陸地上會(huì)造成細(xì)菌滋生，形成油層阻塞。因此，含油廢水必須經(jīng)過處理后才能排放。巴黎公約中規(guī)定的非陸地含油廢水排放標(biāo)準(zhǔn)為40mg/L，陸地排放標(biāo)準(zhǔn)為5mg/L。
1 含油廢水的來源和分類
1.1 含油廢水的來源
（1）石油化工業(yè)中石油和油品的加工、提煉、儲(chǔ)存及運(yùn)輸中均會(huì)產(chǎn)生大量的含油廢水。在全國(guó)，每年僅原油加工過程中的油田采出水大約有5億噸，這些采出水一般都在經(jīng)過處理后回注油層，既解決了注水水源問題又保護(hù)了環(huán)境。
（2）運(yùn)輸工業(yè)中洗車、鐵路機(jī)務(wù)段的洗油罐等排放的含油廢水。這些含油廢水的水量一般都不大，也比較容易處理，但國(guó)內(nèi)機(jī)動(dòng)車輛總量較大，并隨著消費(fèi)的提高，私人車輛也越來越多，因此這些廢水的總量不容忽視。
（3）機(jī)械制造加工過程中產(chǎn)生的含油廢水。金屬清洗液、冷卻潤(rùn)滑液及金屬切割液是該行業(yè)產(chǎn)生主要含油廢水，這類廢水成分比較復(fù)雜，主要為油脂、表面活性劑和懸浮雜質(zhì)。一般廢水量不大，但污染物較多，且處理困難。此類廢水的特點(diǎn)是油處于乳化狀態(tài)，油滴直徑在1μm以下，采用一般的方法難以得到理想的處理效果。
（4）冶金行業(yè)的冷軋廢水和熱軋、連鑄的冷卻循環(huán)水。其中冷軋廢水主要含礦物油、乳化劑，與金屬清洗液相類似，常規(guī)的處理方法效果不好，且處理費(fèi)用高。
（5）餐飲、食品加工、紡織工業(yè)及其他制造業(yè)產(chǎn)生的含油廢水。
1.2 含油廢水的分類
（1）浮油：進(jìn)入水體的油分通常大部分以浮油形式存在，油珠粒徑較大，一般大于100μm，靜置后能較快上浮，以連續(xù)相的油膜浮在水面。
（2）分散油：粒徑為10-100μm的微小油珠懸浮分散在水相中，分散油不穩(wěn)定，如有足夠的時(shí)間靜置，會(huì)聚集成較大的油珠而上浮到水面。
（3）乳化油：粒徑為0.1-10μm的油珠穩(wěn)定地分散于水中，由于油滴極微小，大多為0.1-2μm之間，因此單純用靜置法很難使油水分離。
（4）溶解油：以分子狀態(tài)分散于水體中，油粒直徑比乳化液還小，有時(shí)達(dá)到幾納米，油分和水形成均勻相體系，非常穩(wěn)定，很難用一般方法去除。
2 含油廢水的處理
2.1 浮油去除
由于水與油之間存在一定的密度差，對(duì)于浮油通常采用重力分離法和橫向流除油器。
重力分離法是利用油比水輕的特性，將油分離于水面并撇除。重力分離法常用的的設(shè)備是隔油池。隔油池的形式較多，主要有平流式隔油池（API）、平行板式隔油池（PPI）、波紋斜板隔油池（CPI）和壓力差自動(dòng)撇油裝置等。
橫向流除油器是針對(duì)普通重力分離除油存在的問題，研制出的一種除油裝置。橫向流除油器是在斜板除油器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，讓含油污水先通過其交叉聚結(jié)器，使小分散油珠聚結(jié)成大油珠，繼而經(jīng)橫向流分離板區(qū)，從水中分離出來。該法停留時(shí)間短，可增大水力負(fù)荷，去除效率高，且不產(chǎn)生二次污染。
2.2 分散油去除
（1）浮選法
氣浮法是使大量微細(xì)氣泡吸附在欲去除的顆粒（油珠）上，利用氣體本身的浮力將污染物帶出水面，從而達(dá)到分離目的的方法。這是因?yàn)榭諝馕⑴萦煞菢O性分子組成，能與疏水性的油結(jié)合在一起，帶著油滴一起上升，上浮速度可提高近千倍，所以油水分離效率很高。氣浮法按氣泡產(chǎn)生方式的不同，可分為鼓氣氣浮、加壓氣浮和電解氣浮等。鼓氣氣浮是利用鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等將空氣注入水中，也可利用水泵吸水管、水射器將空氣帶入水中。電解氣浮是用電解槽將水電解，利用電解形成的極微的氫氣和氧氣泡，將污染物帶出水面。加壓氣浮是在加壓條件下使空氣溶于水中，然后再恢復(fù)到常壓，利用釋放的大量微氣泡將污染物分離。
氣浮法主要用于不含表面活性劑的分散油的分離，若加入絮凝劑，則加壓溶氣氣浮法對(duì)油的分離效果更好。目前采用的主要是加壓溶氣氣浮法。這種方法是電耗少、設(shè)備簡(jiǎn)單、效果良好，已被廣泛應(yīng)用于油田廢水、石油化工廢水、食品油生產(chǎn)廢水等的處理，工藝較為成熟。
（2）吸附法
吸附法是利用親油性材料吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭，它具有良好的吸油性能，可吸附廢水中的分散油、乳化油和溶解油。但吸附容量有限（對(duì)油一般為30-80mg/g），且活性炭?jī)r(jià)格較貴，再生也比較困難，因此一般只用作低濃度含油廢水處理或深度處理。
吸附樹脂是近年來發(fā)展起來的一種新型有機(jī)吸附材料，吸附性能良好，易于再生重復(fù)使用，有可能取代活性炭。此外，煤炭、吸油氈、陶粒、石英砂、木屑、稻草等也具有吸油性能，可用作吸附材料。吸附材料吸油飽和后，有的可再生重復(fù)使用，有的可直接用作燃料。
（3）粗粒化法
粗?；椒ㄓ糜诜稚⒂偷奶幚硌芯枯^多，其技術(shù)關(guān)鍵是粗?；牧?。從材料的形狀看，可分為纖維狀和顆粒狀;從材料性質(zhì)看，可分為親油疏水性和親水性。粗?；椒ǔ偷男Ч?/span>，與表面活性劑的存在和多少有關(guān)，有微量表面活性劑的存在，能抑制粗粒化的效果，因而該法對(duì)含有表面活性劑的乳狀含油廢水的除油會(huì)失效。粗粒化法無需外加化學(xué)試劑，無二次污染。
粗?；脱b置具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需加藥、基建費(fèi)用較低的有點(diǎn)。但出水含油量較高，容易堵塞，常需再進(jìn)行深度處理。
（4）膜分離技術(shù)率
膜分離法是處理含油廢水常用的物理方法，運(yùn)行中應(yīng)用了反滲透超慮和滲析技術(shù)。膜分離技術(shù)再處理粒徑小于100μm以下油分時(shí)，是一種行之有效的方法。目前處理含油污水的膜分為有機(jī)膜、無機(jī)膜和復(fù)合膜。
①有機(jī)膜分離技術(shù)和無機(jī)膜分離技術(shù)。有機(jī)膜的制備工藝簡(jiǎn)單，膜材料品種多，容易改性且價(jià)格便宜，但是有機(jī)膜的性能隨使用時(shí)間增加而降低，會(huì)因溶脹而報(bào)廢，且不耐高溫，滲透率低，容易水解。針對(duì)有機(jī)膜存在的問題，有關(guān)學(xué)者進(jìn)行了無機(jī)膜的性能研究。實(shí)踐證明，無機(jī)膜具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕且去除率高等特點(diǎn)。樊栓獅等人研制出的氧化鋁陶瓷膜的除油率可達(dá)96.5%以上，通過油濃度低于0.005kg/m3，約是同類有機(jī)膜處理的-10倍，經(jīng)堿液清洗或重?zé)?，無機(jī)膜性能可較好恢復(fù)。但是無機(jī)膜也存在制膜工藝復(fù)雜，成本高等缺點(diǎn)。
②復(fù)合膜分離技術(shù)。針對(duì)無機(jī)膜存在的缺點(diǎn)，目前趨于用復(fù)合膜處理廢水。復(fù)合膜通透率高且去污力強(qiáng)，使膜過濾技術(shù)在含油廢水除油和其他污染物方面具備了應(yīng)用基礎(chǔ)和可操作性。張?jiān)Ｇ涞热搜兄瞥龅木垌恳籄2O3復(fù)合膜對(duì)油截留率可達(dá)90%以上。
2.3 乳化油去除
乳化油的粒徑極其微小，在水中形成水一油乳化液，表面形成一層界膜帶有點(diǎn)火，油珠外圍形成雙電層，使油珠相互排斥極難接近。因此，要使油水分離，首先要破壞油珠的界膜，使油珠相互接近并聚集成大滴油珠，從而浮于水面，這一過程叫破乳。通常破乳后的污水需要再利用浮油去除及分散油去除的方法對(duì)其進(jìn)行后續(xù)處理。常用的破乳方法
（1）高壓電場(chǎng)法
該方法是利用電場(chǎng)力對(duì)乳液顆粒的吸引或排斥作用，使微細(xì)油粒在運(yùn)動(dòng)中互相碰撞，從而破壞其水化膜及雙電層結(jié)構(gòu)，使微細(xì)油粒聚結(jié)成較大的油粒浮升于水面，達(dá)到油水分層的目的高壓電可采用交流、直流或脈沖電源。
（2）藥劑破乳法
藥劑破乳法是指向廢水中投加破乳劑，破壞油珠的水化膜，壓縮雙電層，使油珠聚集變大與水分開。藥劑破乳又分為鹽析法、凝聚法、鹽析凝聚混合法和酸化法等。
①鹽析法：鹽析法是通過投加鹽類電解質(zhì)，破壞油珠的水化膜，壓縮油粒與水界面處的雙電層的厚度，使油粒脫穩(wěn)。單純鹽析法投藥量大，聚析速度慢，設(shè)備占地面積大，對(duì)有表面活性劑的乳狀液處理效果不好。但由于操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，使用較多，常作為初級(jí)處理。常用的電解質(zhì)有氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、硫酸鈣、硫酸鎂等。
②凝聚法：凝聚法是指向廢水中投加絮凝劑，利用絮凝物質(zhì)的架橋作用，使微粒油珠結(jié)合成為聚合體。常用的絮凝劑有明礬、聚合氯化鋁、活化硅酸、聚丙烯酰胺、硫酸亞鐵、三氯化鐵、鎂礬土等。
③酸化法：酸化法是向廢水中投加硫酸、鹽酸、醋酸或環(huán)烷酸等，破壞乳化液油珠的界膜，使脂肪酸皂變?yōu)橹舅岱蛛x出來。采用這種方法因降低了廢品率水的pH值，故在油水分離后需要用堿劑調(diào)節(jié)pH值，使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
④鹽析一凝聚混合法：鹽析凝聚混合法是指向廢水中加入鹽類電解質(zhì)，使乳化液初步破乳，再加入凝聚劑使油粒凝聚分離。
（3）離心法
該法是指借助離心機(jī)械所產(chǎn)生的離心力，將油水分離。離心機(jī)有臥式和立式兩種。在離心力的作用下，水相從離心機(jī)的外層排出，油相從離心機(jī)的中部排出.離心機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故這種方法國(guó)內(nèi)采用得不普遍。
（4）超濾法
超濾法是一種物理破乳法，它是使乳化油廢水通過超濾膜過濾器，利用超濾膜孔徑比油珠孔徑小的特點(diǎn)，只允許水通過，而將比膜孔徑大的油粒阻攔，從而達(dá)到乳化油水分離的目的。
以上破乳方法，以藥劑法較為常見，國(guó)內(nèi)采用較普遍。高壓電場(chǎng)法處于試驗(yàn)階段，超濾法國(guó)內(nèi)已有使用。
2.4 溶解油去除
（1）膜過濾法
膜過濾法除油是利用微孔膜攔截油粒，它主要用于去除乳化油和溶解油。濾膜可分為超濾膜、反滲透膜和混合濾膜。超濾膜的孔徑一般為0.005-0.01μm，比乳化油粒要小的多。反滲透膜的孔徑比超濾膜的還要小。因此，在受壓情況下含油廢水中的油粒無法通過濾膜而被截留下來。這兩種膜常被制成空心纖維管過濾器，以增大膜的過濾面積。混合過濾膜的孔徑在1μm以上，是由親水膜和親油膜組成的。親水膜是一種經(jīng)化學(xué)處理的尼龍超細(xì)無紡布，它只允許水通過。親油膜為聚丙烯超細(xì)無紡布，它只能讓油粒通過。因此，利用混合膜過濾器便可達(dá)到水油分離的目的。
膜過濾法工藝流程簡(jiǎn)單，處理效果好，出水一般不帶有油，但處理量較小，不太適于大規(guī)模廢水處理，而且過濾器容易堵塞。
（2）電磁吸附法
將磁性顆粒與含油廢水混合，油珠被磁性粒子吸附，然后用磁分離裝置將含油磁粒分離，污水便可得到凈化，含油磁粒再作進(jìn)一步處理，此即為電磁吸附法，這種方法應(yīng)用得比較少。
（3）生物氧化法
油類是一種烴類有機(jī)物，可以利用微生物將其分解氧化成為二氧化碳和水。含油污水生化處理有活性污泥法和生物過濾法兩種。前者是在曝氣池內(nèi)利用流動(dòng)狀態(tài)的絮凝體（活性污泥）作為凈化微生物的載體，通過吸附、濃縮在絮凝體表面上微生物來分解有機(jī)物。后者系在生物濾池內(nèi)，使微生物附著在固定的載體（濾料）上，污水從上而下散布，在流經(jīng)濾料表面過程中，污水中的有機(jī)物質(zhì)便被微生物吸附和分解。目前常用的生物處理方法包括曝氣塔、深井曝氣、純氧曝氣以及序批式生物處理等。
2.5 含油廢水的后續(xù)處理
鳳眼蓮（俗稱“水葫蘆”）具有發(fā)達(dá)的根系懸浮于上層水中，與污水接觸面積較大，能大量吸附水體中懸浮固體，并能吸收、分解、降解和轉(zhuǎn)化污水中的有機(jī)物。鳳眼蓮是一種“浮萍科”草本植物，它對(duì)人類較大的貢獻(xiàn)就是凈化污水，可稱得上是天然的污水凈化器。但風(fēng)眼蓮對(duì)廢水中的含油量有一定的要求，一般對(duì)含油小于5mg/L的廢水處理效率較佳。因此可以將其作為廢水的后續(xù)處理，進(jìn)一步凈化排放污水。
3 結(jié)論
（1）對(duì)各個(gè)行業(yè)內(nèi)產(chǎn)生的含油廢水進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)油在水中存在的形式將行業(yè)內(nèi)不同工藝段或設(shè)備產(chǎn)生的廢水根據(jù)其性質(zhì)進(jìn)行分類，為經(jīng)后的類似廢水處理提供更好的參考和水處理工藝選擇。也對(duì)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提供幫助。
（2）根據(jù)油在水中存在的形式浮油、分散油、乳化油和溶解油選擇合適的水處理工藝，使得其更有針對(duì)性和節(jié)約處理成本。
（3）在含油廢水處理工藝選擇上應(yīng)該從綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)角度選擇那些運(yùn)行費(fèi)用低、投資省及二次污染少的工藝或設(shè)備。在條件許可的情況下，應(yīng)充分利用自然或生物的自凈能力。
